Si Shuohao Cai, usa ka doctoral student sa soil science, nagbutang og sensor rod nga adunay multifunction sensor sticker nga nagtugot sa pagsukod sa yuta sa lain-laing giladmon sa lain-laing mga dapit sa University of Wisconsin-Madison Hancock Agricultural Research Station.
MADISON — Ang mga inhenyero sa University of Wisconsin-Madison nakaugmad og mga barato nga sensor nga makahatag og padayon, real-time nga pagmonitor sa nitrate sa komon nga mga tipo sa yuta sa Wisconsin. Kining mga giimprinta nga electrochemical sensor makatabang sa mga mag-uuma sa paghimo og mas nahibal-an nga mga desisyon sa pagdumala sa sustansya ug makaamgo sa mga benepisyo sa ekonomiya.
“Ang among mga sensor makahatag sa mga mag-uuma og mas maayong pagsabot sa kahimtang sa nutrisyon sa ilang yuta ug sa gidaghanon sa nitrate nga magamit sa ilang mga tanom, nga makatabang kanila sa pagdesisyon nga mas tukma kung pila ka abono ang ilang gikinahanglan,” miingon si Joseph Andrews, assistant professor sa Harvard University. Ang pagtuon gipangulohan sa School of Mechanical Engineering sa University of Wisconsin-Madison. “Kon ilang makunhuran ang gidaghanon sa abono nga ilang paliton, ang pagdaginot sa gasto mahimong dako alang sa mas dagkong mga umahan.”
Ang mga nitrate usa ka importante nga sustansya para sa pagtubo sa mga tanom, apan ang sobra nga nitrate mahimong mogawas gikan sa yuta ug mosulod sa tubig sa ilawom sa yuta. Kini nga matang sa kontaminasyon makadaot sa mga tawo nga moinom og kontaminado nga tubig sa atabay ug makadaot sa kalikopan. Ang bag-ong sensor sa mga tigdukiduki mahimo usab nga gamiton isip himan sa panukiduki sa agrikultura aron mabantayan ang pag-agas sa nitrate ug makatabang sa pagpalambo sa labing maayong mga pamaagi aron maibanan ang makadaot nga mga epekto niini.
Ang kasamtangang mga pamaagi sa pagmonitor sa nitrate sa yuta nagkinahanglan og daghang trabaho, mahal, ug dili makahatag og real-time nga datos. Mao kini ang hinungdan nganong ang eksperto sa printed electronics nga si Andrews ug ang iyang team naningkamot sa paghimo og mas maayo ug mas barato nga solusyon.
Niini nga proyekto, ang mga tigdukiduki migamit ug proseso sa pag-imprinta sa inkjet aron makahimo og potentiometric sensor, usa ka klase sa thin-film electrochemical sensor. Ang mga potentiometric sensor kasagarang gigamit aron tukma nga masukod ang nitrate sa mga likido nga solusyon. Bisan pa, kini nga mga sensor sa kasagaran dili angay gamiton sa mga palibot sa yuta tungod kay ang dagkong mga partikulo sa yuta mahimong makagasgas sa mga sensor ug makapugong sa tukma nga mga pagsukod.
"Ang pangunang hagit nga among gisulayan pagsulbad mao ang pagpangita og paagi aron kini nga mga electrochemical sensor molihok sa husto sa malisud nga mga kondisyon sa yuta ug tukma nga makamatikod sa mga nitrate ion," ingon ni Andrews.
Ang solusyon sa team mao ang pagbutang og layer sa polyvinylidene fluoride sa sensor. Sumala ni Andrews, kini nga materyal adunay duha ka importanteng kinaiya. Una, kini adunay gagmay kaayong mga pores, mga 400 nanometer ang gidak-on, nga nagtugot sa mga nitrate ions nga moagi samtang gibabagan ang mga partikulo sa yuta. Ikaduha, kini hydrophilic, sa ato pa, kini modani sa tubig ug mosuhop niini sama sa espongha.
“Mao nga ang bisan unsang tubig nga daghan og nitrate mas mosuhop sa atong mga sensor, nga importante kaayo kay ang yuta sama usab sa espongha ug mapildi ka sa away kon bahin sa kaumog nga makasulod sa sensor kon dili nimo makuha ang parehas nga pagsuhop sa tubig. Potensyal sa yuta,” matod ni Andrews. “Kini nga mga kabtangan sa polyvinylidene fluoride layer nagtugot kanato sa pagkuha sa tubig nga daghan og nitrate, paghatud niini sa ibabaw sa sensor ug tukma nga pag-detect sa nitrate.”
Gidetalye sa mga tigdukiduki ang ilang progreso sa usa ka papel nga gipatik niadtong Marso 2024 sa journal nga Advanced Materials Technology.
Gisulayan sa grupo ang ilang sensor sa duha ka lain-laing klase sa yuta nga nalangkit sa Wisconsin—mga yuta nga balas, komon sa amihanan-sentral nga mga bahin sa estado, ug mga yuta nga lapok, komon sa habagatan-kasadpang Wisconsin—ug nakit-an nga ang mga sensor nakahatag og tukma nga mga resulta.
Gi-integrate na karon sa mga tigdukiduki ang ilang nitrate sensor ngadto sa usa ka multifunctional sensor system nga ilang gitawag og "sensor sticker," diin tulo ka lain-laing klase sa sensor ang gibutang sa usa ka flexible nga plastik nga nawong gamit ang adhesive backing. Ang mga sticker adunay usab mga humidity ug temperature sensor.
Ang mga tigdukiduki mopapilit og daghang sensory sticker sa usa ka poste, ibutang kini sa lain-laing gitas-on, ug dayon ilubong ang poste sa yuta. Kini nga setup nagtugot kanila sa pagkuha og mga sukod sa lain-laing giladmon sa yuta.
"Pinaagi sa pagsukod sa nitrate, kaumog, ug temperatura sa lain-laing giladmon, atong masukod na karon ang proseso sa pag-leaching sa nitrate ug masabtan kon giunsa paglihok ang nitrate sa yuta, nga dili mahimo kaniadto," matod ni Andrews.
Sa ting-init sa 2024, ang mga tigdukiduki nagplano nga magbutang og 30 ka sensor rods sa yuta sa Hancock Agricultural Research Station ug sa Arlington Agricultural Research Station sa University of Wisconsin-Madison aron dugang nga masulayan ang sensor.
Oras sa pag-post: Hulyo-09-2024